Horizont Europa SBEP 1: INSPIRE - Innovativer, ganzheitlicher Ansatz zur Reduktion Seltener Erden und Optimierung der Lebensdauer für Offshore-Wasserstoffproduktion aus Windenergie; Leitantrag; Vorhaben: Systemoptimierung und Elektrolyseur-Konzept

Bei der Erzeugung grünen Wasserstoffs spielen Seltene Erden (engl. Rare Earth Elements, REE) eine wichtige Rolle als Permanentmagneten und Katalysatoren, die sowohl für die Offshore-Windenergie als auch für die Produktion grünen Wasserstoffs benötigt werden. Die hohe geografische Konzentration der Produktionsstätten, eine wachsende Nachfrage nach REE und eine allgemeine Zunahme der weltweiten geopolitischen Spannungen stellen daher ein erhebliches Versorgungsrisiko für Europa auf dem Weg zum Netto-Null-Ziel der EU dar. Das transnationale Forschungsvorhaben INSPIRE wird dazu beitragen, dieser Herausforderung auf europäischer Ebene zu begegnen. Im Rahmen von INSPIRE wird ein innovativer, ganzheitlicher Ansatz für REE-Reduktion und Lebensdaueroptimierung für Wind-Wasserstoff-Systeme entwickelt. Zur Reduktion des REE-Bedarfs in WEA wird ein Tool erarbeitet, welches Entwurf und Bewertung eines mittelschnelllaufenden Triebstrangkonzepts anstelle eines Direktantriebs ermöglicht, um so die erforderliche Menge an Permanentmagneten zu reduzieren. Weiterhin wird ein neuartiger direktangetriebener Generator entwickelt, welcher im Vergleich zu herkömmlichen Designs eine deutliche REE-Reduktion ermöglicht. Die Tools und Modelle werden anhand von zwei Fallbeispielen mit realen Messdaten demonstriert. Fallstudie 1 befasst sich mit der virtuellen INSPIRE 675MW Green Hydrogen Farm zur off-grid Wasserstoffproduktion mit schwimmenden Windenergieanlagen. In Fallstudie 2 wird ein on-grid System mit Netzverbindung betrachtet. Der Fokus dieser Fallstudie liegt auf der Optimierung von Lebensdauer und Energieertrag mittels KI-basierter Optimierungsmethoden.